[Part 1] Virtualization là gì và 06 loại ảo hóa trong điện toán đám mây

01/10/2023

Virtualization là gì

Virtualization (Dịch sang tiếng Việt: Ảo hóa) là một kỹ thuật cho phép tách biệt một dịch vụ ra khỏi việc thực hiện chúng trên cơ sở vật lý gốc. Đây là quá trình tạo ra một phiên bản ảo của một thứ gì đó, chẳng hạn như phần cứng máy tính, hệ điều hành (OS), thiết bị lưu trữ, máy chủ (server) hay tài nguyên mạng. Kỹ thuật này ban đầu được phát triển trong thời kỳ máy tính lớn (mainframe).

Ảo hóa bao gồm việc sử dụng phần mềm chuyên dụng để tạo ra một phiên bản ảo hoặc phiên bản được tạo ra bằng phần mềm của một tài nguyên máy tính thay vì sử dụng phiên bản thực tế của tài nguyên đó. Bản sao này được quản lý và điều khiển bằng phần mềm, không phải là một thực thể vật lý. Nhờ vào ảo hóa, nhiều hệ điều hành và ứng dụng có thể chạy trên cùng một máy tính và cùng một phần cứng trong cùng một thời điểm, giúp tăng khả năng tận dụng và tính linh hoạt của phần cứng.

Nói cách khác, một trong những kỹ thuật giúp tiết kiệm năng lượng, giảm phần cứng và tiết kiệm chi phí tối đa được các nhà cung cấp dịch vụ đám mây sử dụng là Virtualization - Ảo hóa.

Ảo hóa cho phép chia sẻ một phiên bản tài nguyên vật lý hoặc một ứng dụng giữa nhiều khách hàng và tổ chức cùng một lúc. Nó thực hiện điều này bằng cách gán một tên logic cho bộ nhớ vật lý và cung cấp con trỏ (pointer) tới tài nguyên vật lý đó theo yêu cầu. Thuật ngữ “Ảo hóa” thường đồng nghĩa với “Ảo hóa phần cứng (hardware virtualization)”, đóng vai trò cơ bản trong việc cung cấp hiệu quả các giải pháp Cơ sở hạ tầng dưới dạng dịch vụ (IaaS) cho điện toán đám mây (Cloud Computing). Hơn nữa, công nghệ ảo hóa cung cấp một môi trường ảo không chỉ để thực thi các ứng dụng mà còn để lưu trữ (storage), ghi nhớ (memory) và kết nối mạng (networking).

Máy chủ (Host machine): Máy tính mà trên đó máy ảo sẽ được tạo ra được gọi là Máy chủ.
Máy khách (Guest machine): Máy ảo được gọi là Máy khách.

Vai trò của ảo hóa trong điện toán đám mây

Ảo hóa có tác động quan trọng đến Điện toán đám mây (Cloud computing). Doanh nghiệp lưu trữ dữ liệu trên đám mây, tuy nhiên với sự trợ giúp của ảo hóa, doanh nghiệp có thêm lợi ích trong việc chia sẻ cơ sở hạ tầng. Điều này giúp tối ưu chi phí cho doanh nghiệp bởi không cần đầu tư và quản lý cơ sở hạ tầng vật lý của riêng mình. Thay vào đó, doanh nghiệp có thể tin tưởng vào các nhà cung cấp đám mây tin cậy để cung cấp tài nguyên ảo theo hình thức thanh toán linh hoạt theo nhu cầu thực tế (pay-as-you-go).

Lợi ích của Virtualization

Phân bổ tài nguyên linh hoạt và hiệu quả hơn.
Tăng năng suất trong quá trình phát triển phần mềm.
Giảm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin.
Truy cập từ xa và khả năng mở rộng nhanh chóng.
Tính sẵn sàng cao và khả năng khôi phục sau thảm họa.
Thanh toán theo nhu cầu sử dụng cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin khi cần.
Cho phép chạy nhiều hệ điều hành cùng một lúc.

Hạn chế của ảo hóa

Yêu cầu kiến thức về cơ sở hạ tầng mới: Khi các doanh nghiệp chuyển từ máy chủ truyền thống sang đám mây, yêu cầu nhân viên phải kỹ năng làm việc trong môi trường đám mây, và để làm điều này, doanh nghiệp phải tuyển dụng nhân viên có chuyên môn hoặc đào tạo cho toàn bộ nhân viên hiện tại.
Rủi ro về dữ liệu: Lưu trữ dữ liệu trên tài nguyên của nhà cung cấp đám mây có thể sẽ đặt dữ liệu trong tình trạng rủi ro và có khả năng bị tấn công bởi bất kỳ hacker hoặc cracker nào. Do đó, điều doanh nghiệp cần làm là lựa chọn một nhà cung cấp uy tín để sử dụng dịch vụ an toàn và bảo mật nhất.

Để biết thêm về các lợi ích và nhược điểm, bạn có thể tham khảo Part 2: Ưu điểm và nhược điểm của ảo hóa.

Đặc điểm của ảo hóa

Tăng cường bảo mật: Khả năng kiểm soát việc thực hiện chương trình khách (guest program) một cách hoàn toàn minh bạch, mở ra những khả năng mới để cung cấp một môi trường thực thi an toàn và có kiểm soát. Tất cả các hoạt động của các chương trình khách thường được thực hiện trong máy ảo, sau đó máy ảo dịch và áp dụng chúng vào các chương trình máy chủ (host programs).
Quản lý thực thi: Việc chia sẻ, tổng hợp, giả lập và tách biệt là những đặc điểm quan trọng của ảo hóa.
Chia Sẻ: Ảo hóa cho phép tạo ra môi trường tính toán riêng biệt trong cùng một máy chủ. Điều này có nghĩa là bạn có thể chạy nhiều hệ điều hành và ứng dụng khác nhau trên cùng một máy tính mà không gây xung đột.
Tổng Hợp: Có khả năng chia sẻ tài nguyên vật lý giữa nhiều máy khách, nhưng ảo hóa cũng cho phép kết hợp tài nguyên từ nhiều máy tính vật lý thành một máy ảo lớn hơn.

Để biết thêm các đặc điểm khác, khách hàng có thể tham khảo bài [Part 3] Đặc điểm của ảo hóa.

Các Loại Ảo hóa - Virtualization là gì

Ảo hóa Ứng dụng (Application Virtualization)
Ảo hóa Mạng (Network Virtualization)
Ảo hóa Desktop (Desktop Virtualization)
Ảo hóa Lưu trữ (Storage Virtualization)
Ảo hóa Máy chủ (Server Virtualization)
Ảo hóa Dữ liệu (Data Virtualization)

1. Ảo hóa ứng dụng

Ảo hóa ứng dụng cho phép người dùng truy cập từ xa vào một ứng dụng từ máy chủ (server). Máy chủ lưu trữ tất cả thông tin cá nhân và các đặc điểm khác của ứng dụng nhưng vẫn có thể chạy trên máy trạm cục bộ thông qua internet. Một ví dụ cho điều này là người dùng cần chạy hai phiên bản khác nhau của cùng một phần mềm. Các công nghệ sử dụng ảo hóa ứng dụng là các ứng dụng lưu trữ (hosted applications) và các ứng dụng đóng gói (packaged applications).

2. Ảo hóa mạng

Khả năng chạy nhiều mạng ảo với mỗi mạng có kế hoạch kiểm soát và dữ liệu riêng biệt. Chúng cùng tồn tại trên một cơ sở hạ tầng mạng vật lý duy nhất. Ảo hóa mạng có thể được quản lý bởi nhiều tổ chức hay người dùng khác nhau và giữ bí mật cho nhau. Ảo hóa mạng cho phép tạo và cung cấp các mạng ảo (virtual networks), các thiết bị mạng như switch logic, bộ định tuyến (router), tường lửa (firewalls), cân bằng tải (load balancers), mạng riêng ảo (VPN) và bảo mật cho tải công việc một cách nhanh chóng, trong vài ngày hoặc thậm chí trong vài tuần. Điều này giúp tăng cường hiệu suất và linh hoạt trong quản lý mạng.

3. Ảo hóa Desktop

Ảo hóa Desktop cho phép hệ điều hành của người dùng được lưu trữ từ xa trên một máy chủ trong trung tâm dữ liệu (data center). Nó cho phép người dùng truy cập ảo vào desktop (máy tính để bàn) của họ, từ bất kỳ vị trí nào thông qua một máy tính khác. Người dùng muốn sử dụng các hệ điều hành cụ thể khác với Windows Server sẽ cần có một desktop ảo. Các lợi ích chính của ảo hóa desktop là khả năng truy cập linh hoạt từ mọi nơi, tính di động và quản lý dễ dàng trong việc cài đặt phần mềm, cập nhật và vá lỗi.

4. Ảo hóa lưu trữ

Ảo hóa lưu trữ là một tập hợp các máy chủ được quản lý bởi một hệ thống lưu trữ ảo. Thay vì cho phép mỗi máy chủ biết chính xác nơi dữ liệu của nó được lưu trữ, ảo hóa lưu trữ tự động quản lý nó như một hệ thống tự động. Bạn có thể tưởng tượng rằng các máy chủ trong hệ thống ảo hóa lưu trữ hoạt động như những con ong thợ trong tổ, chúng làm việc cùng nhau mà không cần quan tâm đến nơi thức ăn (dữ liệu) của chúng được lưu trữ. Lợi ích của ảo hóa lưu trữ là có thể quản lý tất cả không gian lưu trữ từ nhiều nguồn một cách dễ dàng và sử dụng như một kho lưu trữ duy nhất. Phần mềm ảo hóa lưu trữ giúp đảm bảo rằng mọi thứ luôn hoạt động mượt mà, hiệu suất ổn định và các chức năng nâng cao luôn sẵn sàng sử dụng, ngay cả khi có sự cố hay hỏng hóc trong các thiết bị bên dưới.

5. Ảo hóa máy chủ

Đây là một loại ảo hóa trong đó các tài nguyên máy chủ như CPU, bộ nhớ, lưu trữ được ẩn đi. Ở đây, central server (máy chủ vật lý) được chia thành nhiều máy chủ ảo khác nhau bằng cách thay đổi số nhận dạng và bộ xử lý. Do đó, mỗi hệ thống có thể vận hành hệ điều hành một cách tách biệt. Trong đó, mỗi sub-server biết danh tính của central server. Điều này làm tăng hiệu suất và giảm chi phí vận hành bằng cách triển khai tài nguyên main server vào tài nguyên central server. Nó có lợi trong việc di chuyển ảo hóa, giảm tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí cơ sở hạ tầng, v.v.

6. Ảo hóa dữ liệu

Đây là loại ảo hóa trong đó dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau và được quản lý tại một nơi duy nhất mà không cần biết về thông tin kỹ thuật như cách dữ liệu được thu thập, lưu trữ và định dạng sau đó sắp xếp dữ liệu đó một cách hợp lý sao cho chế độ xem ảo có thể được truy cập bởi những người quan tâm và các bên liên quan thông qua các dịch vụ đám mây khác nhau từ xa. Nhiều công ty lớn khổng lồ đang cung cấp dịch vụ đám mây tin cậy như Oracle, IBM (thế giới), CMC Cloud (Việt Nam),…